sábado, 7 de maio de 2011

Nasa Anuncia Resultados de Experimento Épico sobre Espaço-Tempo

04 de Maio, 2011: Einstein estava novamente correto. Há um vórtex no espaço-tempo ao redor da Terra e sua forma condiz precisamente com as previsões da teoria da gravidade de Einstein.
Pesquisadores confirmaram estes aspectos em uma conferência para a imprensa hoje na sede da NASA aonde eles anunciaram os resultados da Sonda Gravity Probe B (GP-B)).
"O espaço-tempo ao redor da Terra parece ser distorcido exatamente como a relatividade geral prevê" diz o físico da Universidade de Stanford Francis Everitt, pesquisador principal da missão Gravity Probe B.
"Este é um resultado épico," adiciona Clifford Will, da Universidade de Washington em St. Louis. Um especialista nas teorias de Einstein, Will coordena um painel independente do Conselho Nacional de Pesquisa organizado pela NASA em 1998 para monitorar e rever os resultados da sonda Gravity Probe B. "Um dia", ele prevê, "isto estará escrito nos livros-texto como um dos experimentos clássicos na história da física."
Tempo e espaço, de acordo com a teoria da relatividade de Einstein, são forjados juntos, formando um tecido  quadri-dimensional chamado "espaço-tempo". A massa da terra afunda esta fábrica, de forma semelhante a uma pessoa pesada sentada no meio de um trampolim. A gravidade, diz Einstein, é simplesmente o movimento de objetos seguindo as linhas curvas desta depressão. Se a Terra fosse estacionária, isto seria o fim da história. Mas a Terra não é estacionária. Nosso planeta gira, e este giro deveria distorcer a  depressão, ligeiramente, puxando-a no formato de um redemoinho em 4 dimensões. Isto é o que a sonda GP-B foi checar no espaço.

 A idéia por trás do experimento é simples:
Coloque um giroscópio rotatório em órbita ao redor da Terra, com o eixo de rotação apontado para alguma estrela distante servindo como ponto de referência fixo. Livre de forças externas, o eixo do giroscópio deverá continuar a apontar para a estrela -- para sempre. Mas se o espaço for deformado, a direção do eixo do giroscópio deve desviar-se com o tempo. Medindo esta mudança na direção com relação à direção da estrela, as deformações no espaço tempo podem ser medidas.

Na prática, o experimento é tremendamente difícil.
Os quatro giroscópios na GP-B são as esferas mais perfeitas já produzidas pelo homem. Estas bolas de quartzo e sílica do tamanho de uma bola de pingue-pongue têm 1,5 polegadas (3,81cm) de diâmetro e nunca se afastam de uma esfera perfeita por mais de 40 camadas atômicas. Se os giroscópios não fossem tão perfeitamente esféricos, seus eixos de rotação iriam bambolear mesmo sem os efeitos da relatividade. De acordo com os cálculos, a deformação do espaço-tempo ao redor da Terra deve causar um desvio no eixo de rotação dos giroscópios de meros 0.041 segundos de arco por ano. Um segundo de arco é 1/3600 de um grau. Para medir este ângulo razoavelmente bem, a sonda GP-B precisa de uma precisão fantástica de 0.0005 segundos de arco. É como medir a espessura de uma folha de papel posicionada lateralmente a uma distância de 100 milhas (160,9Km). "Pesquisadores da GP-B tiveram que inventar toda uma nova tecnologia para tornar isso possível", nota Will.

Eles desenvolveram um satélite "livre de empuxo" que poderia vagar pelas camadas externas da atmosfera da Terra sem perturbar os giroscópios. Eles descobriram como fazer com que o campo magnético da terra não penetrasse o satélite. E eles criaram um mecanismo para medir a rotação dos giroscópios -- sem tocar nos giroscópios. Mais informações sobre  estas tecnologias podem ser encontradas no site Science@NASA story "A Pocket of Near-Perfection." Tornar realidade o experimento foi um desafio excepcional. Mas depois de  um ano de coleta de dados e quase 5 anos de análise, os cientistas da GP-B parecem ter conseguido.
"Nós medimos uma precessão geodética de 6.600 mais ou menos 0.017 segundos de arco e um efeito de  arraste do marco de referência (frame-dragging)  de 0.039 maios ou menos 0.007 segundos de arco", disse Everitt.
 Para leitores que não são especialistas em relatividade: Precessão geodética  é a quantidade de deformação causada pela massa estática da Terra (o afundamento no espaço tempo) e o efeito de arraste do marco de referência (frame dragging effect) é a quantidade de deformação causada pela rotação da Terra (o redemoinho no espaço tempo). Ambos os valores estão em acordo preciso com as previsões de Einstein.
"Na opinião do comitê que eu coordeno, este esforço foi verdadeiramente heróico. Nós ficamos completamente surpresos", diz Will.
Uma concepção artística da deformação do espaço-tempo ao redor de um buraco negro. Créditos:Joe Bergeron da revista Sky & Telescope.
Os resultados da sonda Gravity Probe B deram aos físicos a confiança de que as estranhas previsões da teoria de Einstein estão na verdade corretas, e que estas previsões podem ser aplicadas em outras situações. O tipo de vórtex no espaço-tempo que existe ao redor da Terra é reproduzido e ampliado em outros locais no cosmos-- ao redor de estrelas de nêutrons massivas, buracos negros, e núcleos galáticos ativos. "Se você tentasse girar um giroscópio no espaço-tempo severamente deformado ao redor de um buraco negro, disse Will, "ele não iria apenas bambolear ligeiramente por alguma fração de um grau. Ele iria sofrer uma precessão enorme e possivelmente até virar de ponta cabeça". Em sistemas de buracos negros binários --ou seja, quando um buraco negro orbita outro -- os próprios buracos negros estão girando e assim se comportam como giroscópios. Imagine um sistema de buracos negros em órbita, girando e bamboleando! Este é o tipo de coisa que a relatividade geral prevê e que GP-B nos diz que deve realmente existir. O legado científico da GP-B não está limitado à relatividade geral. O projeto tocou a vida de centenas de jovens cientistas: "Uma vez que o projeto era ligado a uma Universidade, vários alunos foram capazes de trabalhar na GP-B.", disse Everitt. "Mais de 86 teses de PhD em Stanford e mais 14 em outras Universidades receberam bolsas para estudantes trabalharem na GP-B. Centenas de estudantes de graduação e  55 alunos de ensino médio também participaram, incluindo o astronauta  Sally Ride e o laureado com o prêmio Nobel Eric Cornell." O financiamento da NASA para GP-B começou no outono de 1963. Isto significa que  Everitt e alguns colaboradores estiveram planejando, promovendo, construindo, operando e analisando dados do experimento por mais de 47 anos - realmente um esforço épico.
E agora?
Everitt se lembra de um conselho que lhe foi dado pelo seu orientador de doutorado e ganhador do prêmio Nobel Patrick M.S. Blackett: "Se você não puder pensar que física quer pesquisar no futuro, invente alguma nova tecnologia, e esta irá te levar a uma nova física". "Bem," disse Everitt, "nós inventamos 13 novas tecnologias para o GP-B. Quem sabe aonde elas nos levarão?"
Esta jornada épica pode estar no fim das contas apenas começando....

Traduzido do original, publicado no site da NASA.

3 comentários:

  1. Ok..falando de maneira leiga..qual seria entao a consequecia dessa descoberta para os pobres terraqueos q nada entendem de fisica?

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  2. Eduardo Oliveira disse...

    Qualquer descoberta na área é importante, pois indica que a teoria tem realmente um poder preditivo elevado. O conhecimento da física ainda é fragmentado (ainda não temos uma teoria final), mas a relatividade geral parece dar conta de forma bastante satisfatória até aqui de explicar o universo em grande escala.

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  3. http://www.worldsci.org/php/index.php?tab0=Abstracts&tab1=Display&id=4719

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